Дәріс. Кристалдық заттар және олардың қасиеттері. Кристалдардың симметриясы. Минералдардың кристалдық торлары

Кристаллография мен минералогия ғылымдарының бір-бірімен байланысы өте тығыз, себебі Жер қыртысын құрайтын минералдар және солардан құралған таужыныстарының, кендердің және кристалдық агрегаттардың ішкі құрылысы көбінесе кристалдық болады. Табиғи минералдардың 98 % кристалдық құрылымды заттар, сондықтан да минералогия ғылымын зерттеу әрқашанда кристалдар және кристаллография туралы жалпы мәліметтермен танысудан басталады.

Кристаллография ғылымы кристалдық заттардың сыртқы пішінін, ішкі құрылысын, құрылымын, пайда болу жолын, химиялық және физикалық қасиеттерін зерттейді. Зерттеу бағыттарына және әдістеріне сәйкес кристаллография 3 түрге бөлінеді: геометриялық кристаллография – кристалдардың сан алуан пішіндерін, олардың жақтарының аралық бұрыштар шамасын анықтауымен айналысады; физикалық кристаллография немесе кристаллофизика, химиялық кристаллография немесе кристаллохимия – кристалдардың және минералдардың физикалық немесе химиялық қасиеттерінің кристалдық құрылымына байланыстығын зерттейді.

Қатты заттар табиғатта, аморфты және кристалды түрлерінде кездеседі.

Аморфты заттарды (грекше – «пішінсіз» зат) құрайтын бөлшектер ретсіз орналасқан, олар өзіндік қырлы формалар түзей алмайды (мысалы жанартаулық

шыны). Оларда кристалдану, симметрия құру қасиеттері жоқ.

Кристалдық заттар табиғатта өте кең тараған. Жер қыртысын құрайтын әртүрлі таужыныстары кристалдық түйірлі агрегаттарынан тұрады. Барлық металдар, олардың балқыламалары, айналадағы ортаны қоршаған заттардың көбі кристалдық денелерге жатады. Кристалдық заттарға мынадай негізгі қасиеттер тән:

1. Бір тектілік – кристалдың құрамы мен қасиеттерінің бүкіл кристалл денесі бойынша ауытқымай тұрақты және заңды болып қалуы.

2. Анизотроптық деп параллель бағыттарда қасиеттері бірдей, параллель емес бағыттарда қасиеттері әртүрлі кристалдық денелерді атайды. Кристалдардың әртүрлі физикалық қасиеттері, мысалы, жылу өткізгіштігі, қаттылығы, серпінділігі және т.б., осы аталған бағыттардың өзгеруіне байланысты болып келеді.

3. Ал изотроптық денелерде мұндай заңдылық жоқ, олар барлық бағытта да бірдей қасиетке ие.

4. Өзіндік қайта жақтану қасиеті. Бұл қасиет тек кристалдық заттарға тән. Бос кеңістікте өскен кристалдар өздеріне тән қабырғаларымен шектелген көп жақты денелер түзейді.

5. Симметрия құру қабілеттілігі. Симметрия деп заттардың немесе олардың бөлшектерінің жазықтықта немесе кеңістікте заңды орналасуының қайталануын айтады. Барлық кристалдық денелерге симметриялық қасиет тән.

Кристалдар деп құрамына енетін бөлшектер, атомдар, иондар, молекулалар заңды түрде орналасқан көп жақты қатты денелерді атайды. Кристалл– «кристаллос» деген грек сөзінен алынған, ол суықта қатып қалған «мөлдір дене» деген ұғым береді. Ертедегі гректер осылайша мұз бен мөлдіртасты атаған. Уақыт өткен сайын кристалл деп табиғатта пайда болған немесе лабораториялық жолмен алынған көп жақты қатты денелерді атайтын болды. Табиғи кристалдарға басқа көп қырлы заттарға тәріздес шектелу элементтері тән. Оларға: жақтар, қабырғалар және бұрыштар жатады. Жақтар – көп жақты кристалдарды шектейтін жазықтықтар, қабырғалар – сол жақтардың қиылысу сызықтары. Екі қиылысқан жазықтық екі жақты бұрыш түзейді. Қырлардың қиылысу нүктесі – төбе. Кристалдардың шектелу элементтері бір-бірімен «Эйлер» формуласына сәйкес келетін заңдылықпен байланысты: h + e = r + 2; мұндағы h – кристалдағы жақтар саны, r – қырлар саны, ал е – төбелер саны. Кристалдардың мысалы деп табиғи минералдардың кристалдарын келтіруге болады: алты жақты ас тұздың (галиттің) және пириттің текшесі, кварцтың гексагондық призмасы, магнетиттің сегіз жақты октаэдрі, он екі жақты анартастың ромбододекаэдрі және пириттің пентагондодекаэдрі (...1 суретке сәйкес).

д е

ж з и к

(а, д) ас тұздың (галиттің) текшесі; (б, е) кварцтың гексагондық призмасы; (в, ж) магнетиттің октаэдрі; (г, з) анартастың (альмандиннің) ромбододекаэдрі; пириттің текшесі (и) және петагондодекаэдрі (к).

1 сурет – Минералдардың кристалдар пішіндері

Симметрия (грек тілінен аударғанда – бірдей өлшемділік) – материалдық бөлшектердің, кристалдардың қырларының, жақтарының және төбелерінің занды орналасуы. Кристалл немесе оның элементтері, белгілі бір симметриялық

өзгерістер еңгізгенде (бұрғанда, шағылыстырғанда немесе орын ауыстырғанда) бір-бірімен сәйкес келсе, оны симметриялық деп атайды. Симметрия табиғатта кең тараған, мысалы, көбелектің қанаттары, гүлдің жапырағы, адамның екі қолы және т.б.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: